Abstract Objective To evaluate the stability of osteotomies created in the subtrochanteric and trochanteric regions in a pediatric femur model fixed by flexible intramedullary rods. Methods Tomographic sections were obtained from a pediatric femur model with two elastic titanium rods and converted to a three-dimensional model. This model created a mesh with tetrahedral elements according to the finite element method. Three virtual models were obtained, and osteotomies were performed in different regions: mediodiaphyseal, subtrochanteric, and trochanteric. A vertical load of 85N was applied to the top of the femoral head, obtaining the displacements, the maximum and minimum main stress, and the equivalent Von Mises stress on the implant. Results With the applied load, displacements were observed at the osteotomy site of 0.04 mm in the diaphyseal group, 0.5 mm in the subtrochanteric group, and 0.06 mm in the trochanteric group. The maximum stress in the diaphyseal, subtrochanteric, and trochanteric groups was 10.4 Pa, 7.52 Pa, and 26.4 Pa, respectively. That is around 40% higher in the trochanteric group in regards to the diaphyseal (control). The minimum stress of the bone was located in the inner cortical of the femur. The equivalent Von Mises stress on the implants occurred at osteotomy, with a maximum value of 27.6 Pa in the trochanteric group. Conclusion In both trochanteric and subtrochanteric osteotomies, fixation stability was often lower than in the diaphyseal model, suggesting that flexible intramedullary nails are not suitable implants for proximal femoral fixations. threedimensional three dimensional method mediodiaphyseal N head implant 004 0 04 0.0 05 5 0. 006 06 104 10 4 10. 752 7 52 7.5 264 26 26. respectively 40 control. control . (control) 276 27 6 27. fixations 00 1 75 7. 2 (control

Resumo Objetivo Avaliar a estabilidade de osteotomias criadas nas regiões subtrocantérica e trocantérica em modelo de fêmur pediátrico, fixadas por hastes intramedulares flexíveis. Método A partir de um modelo de fêmur pediátrico com duas hastes elásticas de titânio, foram obtidos cortes tomográficos que foram convertidos para um modelo tridimensional. Neste modelo foi criado uma malha com elementos tetraédricos, de acordo com o método dos elementos finitos. Foram obtidos três modelos virtuais, e realizadas osteotomias em regiões diferentes: mediodiafisária, subtrocantérica e trocantérica. Foi aplicado um carregamento vertical de 85N no topo da cabeça do fêmur, obtidos os deslocamentos, a tensão máxima e mínima principal e tensão equivalente de Von Mises no implante. Resultados Com o carregamento aplicado foram observados deslocamentos no local da osteotomia de 0,04mm no grupo diafisário, 0,5mm no subtrocantérico e 0,06mm no trocantérico. A tensão máxima principal foi 10,4Pa, 7,52Pa e 26,4Pa nos grupos diafisário, subtrocantérico e trocantérico, respectivamente. Ou seja, a tensão máxima foi em torno de 40% maior no grupo trocantérico, em relação ao diafisário (controle). A face de tensão mínima do osso localizou-se na cortical interna do fêmur. A tensão equivalente de Von Mises nos implantes ocorreu na osteotomia, com valor máximo de 27,6Pa no grupo trocantérico. Conclusão Tanto nas osteotomias no nível trocantérico, quanto subtrocantérico, a estabilidade da fixação foi muitas vezes menor que no modelo diafisário, sugerindo que as hastes intramedulares flexíveis não são implantes adequados para as fixações proximais do fêmur. titânio tridimensional tetraédricos finitos virtuais diferentes mediodiafisária N implante 004mm mm 0 04mm 05mm 5mm 006mm 06mm trocantérico 104Pa Pa 10 4Pa 10,4Pa 752Pa 7 52Pa 264Pa 26 respectivamente seja 40 controle. controle . (controle) localizouse localizou se 276Pa 27 6Pa 1 2 4 (controle

Abstract Objective To evaluate the biomechanical capacity of two forms of fixation for Pipkin type-II fractures, describing the vertical fracture deviation, the maximum and minimum principal stresses, and the Von Mises equivalent stress in the syntheses used. Materials and Methods Two internal fasteners were developed to treat Pipkin type-II fractures through finite elements: a 3.5-mm cortical screw and a Herbert screw. Under the same conditions, the vertical fracture deviation, the maximum and minimum principal stresses, and the Von Mises equivalent stress in the syntheses used were evaluated. Results The vertical displacements evaluated were of 1.5mm and 0.5mm. The maximum principal stress values obtained in the upper region of the femoral neck were of 9.7 KPa and 1.3 Kpa, and the minimum principal stress values obtained in the lower region of the femoral neck were of-8.7 KPa and -9.3 KPa. Finally, the peak values for Von Mises stress were of 7.2 GPa and 2.0 GPa for the fixation models with the use of the 3.5-mm cortical screw and the Herbert screw respectively. Conclusion The fixation system with the Herbert screw generated the best results in terms of reduction of vertical displacement, distribution of the maximum principal stress, and the peak Von Mises equivalent stress, demonstrating mechanical superiority compared to that of the 3.5-mm cortical screw in the treatment of Pipkin type-II fractures. typeII type II deviation stresses elements 3.5mm 35mm mm 3.5 3 5 conditions 15mm 1 5mm 05mm 0 0.5mm 97 9 7 9. 13 1. Kpa of8.7 of87 8.7 8 of-8. 9.3 93 -9. Finally 72 2 7. 20 2. respectively displacement 35 3. of8 of8. 87 8. of-8 -9 of- -

Resumo Objetivo Avaliar a capacidade biomecánica de duas formas de fixação de fraturas tipo II de Pipkin descrevendo o desvio da fratura no sentido vertical, as tensões máxima e mínima principais, e a tensão equivalente de Von Mises nas sínteses utilizadas. Materiais e Métodos Dois fixadores internos foram desenvolvidos para tratar a fratura tipo II de Pipkin por meio de elementos finitos: parafuso cortical de 3,5 mm e parafuso de Herbert. Sob as mesmas condições, foram avaliados o desvio da fratura no sentido vertical, as tensões máxima e mínima principais, e a tensão equivalente de Von Mises nas sínteses utilizadas. Resultados Os deslocamentos verticais avaliados foram de 1,5 mm e 0,5 mm. Os valores de tensão máxima obtidos na região superior do colo femoral foram de 9,7 KPa e 1,3 KPa, e os valores de tensão mínima obtidos na região inferior do colo femoral foram de -8,7KPa e -9,3 KPa. Por fim, os valores de pico da tensão equivalente de Von Misesforam de 7,2 GPa e2,0 GPa paraosmodelos de fixação com o uso do parafuso cortical de 3,5 mm e do parafuso de Herbert, respectivamente. Conclusão Osistema de fixação com parafuso de Herbert gerou os melhores resultados em termos de redução do deslocamento vertical, distribuição da tensão máxima e do pico da tensão equivalente de Von Mises, o que demonstra sua superioridade mecânica comparada à do parafuso cortical de 3,5 mm no tratamento da fratura tipo II de Pipkin. vertical principais utilizadas finitos 35 3 5 3, condições 15 1 1, 05 0 0, 97 9 7 9, 13 8,7KPa 87KPa 8 7KPa 9,3 93 -9, fim 72 2 7, e20 e2 e2, respectivamente -9 -

ABSTRACT Objective Evaluate the stability provided by two flexible intramedullary nails (FINs) in a simulation of fractures at the proximal levels in pediatric femur models. Methods Two FINs were inserted in 18 synthetic models of pediatric femurs. Fractures were simulated at one of three levels, and the models were divided into the following groups (n=6): diaphysis (control), subtrochanteric and trochanteric. Flex-compression tests were performed with force up to 85 N. Relative stiffness and the average deformation was obtained. Torsion tests were performed by rotating the proximal fragment until 20°, to obtain the average torque. Results At flex-compression, the set’s average relative stiffness and average deformations were: 54.360x103 N/m and 1.645 mm in the control group, respectively. In the subtrochanteric group, the relative stiffness was 31.415x103 N/m (-42.2%) and the deformation was 2.424 mm (+47.3%) (p<0.05). For the trochanteric group, the relative stiffness was 30.912x103 N/m (+43.1%) and the deformation was 2.508 mm (+52.4%) (p<0.05). In torsion, the average torque was 1.410 Nm in the control group; 1.116 Nm in the subtrochanteric group (-20.8%), and 2.194 Nm in the trochanteric group (+55.6%) (p<0.05). Conclusion FINs do not seem to be biomechanically competent for the treatment of proximal femoral fractures. Level of Evidence I; Therapeutic Studies - Investigating the results of treatment. (FINs 1 femurs n=6 n6 n 6 (n=6) control, , (control) Flexcompression Flex compression 8 N obtained 20 20° flexcompression, flexcompression flex compression, flex-compression sets set s 54360x103 x 54 360x103 54.360x10 m 1645 645 1.64 respectively 31415x103 31 415x103 31.415x10 42.2% 422 42 2 (-42.2% 2424 424 2.42 +47.3% 473 47 3 (+47.3% p<0.05. p005 p p<0.05 . 0 05 (p<0.05) 30912x103 30 912x103 30.912x10 +43.1% 431 43 (+43.1% 2508 508 2.50 +52.4% 524 52 4 (+52.4% torsion 1410 410 1.41 1116 116 1.11 20.8%, 208 20.8% (-20.8%) 2194 194 2.19 +55.6% 556 55 (+55.6% I n= (n=6 (control 54360x10 5 360x10 54.360x1 164 64 1.6 31415x10 415x10 31.415x1 42.2 (-42.2 242 2.4 +47.3 (+47.3 p00 p<0.0 (p<0.05 30912x10 912x10 30.912x1 +43.1 (+43.1 250 50 2.5 +52.4 (+52.4 141 41 1.4 111 11 1.1 20.8 (-20.8% 219 19 2.1 +55.6 (+55.6 (n= 54360x1 360x1 54.360x 16 1. 31415x1 415x1 31.415x 42. (-42. 24 2. +47. (+47. p0 p<0. (p<0.0 30912x1 912x1 30.912x +43. (+43. 25 +52. (+52. 14 20. (-20.8 21 +55. (+55. (n 54360x 360x 31415x 415x (-42 +47 (+47 p<0 (p<0. 30912x 912x +43 (+43 +52 (+52 (-20. +55 (+55 (-4 +4 (+4 p< (p<0 +5 (+5 (-20 (- + (+ (p< (-2 ( (p

RESUMO Objetivo avaliar a estabilidade proporcionada por duas hastes intramedulares flexíveis na simulação de fraturas nos níveis proximais em modelos pediátricos de fêmur. Métodos Duas hastes foram inseridas em 18 modelos sintéticos de fêmures pediátricos. As fraturas foram simuladas em um dos três níveis, e os modelos foram divididos nos seguintes grupos (n=6): diáfise(controle), subtrocantérico e trocantérico. Testes de flexão-compressão foram realizados com força de até 85N. A rigidez relativa e a deformação média foram obtidas. Os testes de torção foram realizados girando o fragmento proximal até 20°, para obter o torque médio. Resultados Na flexo-compressão, a rigidez relativa média e as deformações médias do conjunto foram: 54,360x103 N/m e 1,645 mm no grupo controle, respectivamente. No grupo subtrocantérico a rigidez relativa foi de 31,415x103 N/m (-42,2%) e a deformação foi de 2,424 mm (+47,3%) (p<0,05). Para o grupo trocantérico a rigidez relativa foi de 30,912x103 N/m (+43,1%) e a deformação foi de 2,508 mm (+52,4%) (p<0,05). Na torção, o torque médio foi de 1.410 Nm no grupo controle; 1,116 Nm no grupo subtrocantérico (-20,8%) e 2,194 Nm no grupo trocantérico (+55,6%) (p<0,05). Conclusão As hastes intramedulares flexíveis não parecem ser biomecanicamente competentes para o tratamento das fraturas proximais do fêmur. Nível de Evidência I; Estudos terapêuticos - Investigação dos resultados do tratamento. fêmur 1 n=6 n6 n 6 (n=6) diáfisecontrole, diáfisecontrole diáfise controle , diáfise(controle) flexãocompressão flexão compressão 85N N obtidas 20 20° flexocompressão, flexocompressão flexo compressão, flexo-compressão 54360x103 x 54 360x103 54,360x10 m 1645 645 1,64 respectivamente 31415x103 31 415x103 31,415x10 42,2% 422 42 2 (-42,2% 2424 424 2,42 +47,3% 473 47 3 (+47,3% p<0,05. p005 p p<0,05 . 0 05 (p<0,05) 30912x103 30 912x103 30,912x10 +43,1% 431 43 (+43,1% 2508 508 2,50 +52,4% 524 52 4 (+52,4% 1410 410 1.41 1116 116 1,11 20,8% 208 8 (-20,8% 2194 194 2,19 +55,6% 556 55 (+55,6% I n= (n=6 diáfise(controle 54360x10 5 360x10 54,360x1 164 64 1,6 31415x10 415x10 31,415x1 42,2 (-42,2 242 2,4 +47,3 (+47,3 p00 p<0,0 (p<0,05 30912x10 912x10 30,912x1 +43,1 (+43,1 250 50 2,5 +52,4 (+52,4 141 41 1.4 111 11 1,1 20,8 (-20,8 219 19 2,1 +55,6 (+55,6 (n= 54360x1 360x1 54,360x 16 1, 31415x1 415x1 31,415x 42, (-42, 24 2, +47, (+47, p0 p<0, (p<0,0 30912x1 912x1 30,912x +43, (+43, 25 +52, (+52, 14 1. 20, (-20, 21 +55, (+55, (n 54360x 360x 31415x 415x (-42 +47 (+47 p<0 (p<0, 30912x 912x +43 (+43 +52 (+52 (-20 +55 (+55 (-4 +4 (+4 p< (p<0 +5 (+5 (-2 (- + (+ (p< ( (p

ABSTRACT Objective: To determine, by biomechanical analysis, safe patellar cut limits in anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction that minimize fracture risks. Methods: From three-dimensional reconstruction, triangular cuts were made in the patella, with a depth of 6.5 mm and variable width and length (10 to 20 mm and 8 to 12 mm, respectively, both with an interval of 1 mm). The combinations of cuts constituted 55 models for tests, with five variations in width and 11 variations in length, tested with the finite element method (FEM). Results: The mean of the localized principal maximum (traction force) values was 4.36 Pa (SD 0.87 ± 0.76) and the localized principal minimum (compression force) was −4.33 Pa (SD 1.05 ± 1.11). Comparing width and length to the tension force of the values of the main maximum, we found statistical significance from 11 mm for width and 13 mm for length. Conclusion: In ACL reconstruction, the removal of the patellar bone fragment is safe for fragments smaller than 11 mm in width and 13 mm in length, which corresponds to 24% of the width and 28% of the length of the patella used. Level of Evidence II, Comparative Prospective Study. Objective determine analysis (ACL risks Methods threedimensional three dimensional 65 6 5 6. 10 (1 2 respectively mm. . mm) tests FEM. FEM (FEM) Results traction 436 4 36 4.3 SD 087 0 87 0.8 0.76 076 76 compression 433 33 −4.3 105 05 1.0 1.11. 111 1.11 1.11) Conclusion 24 28 used II Study ( (FEM 43 3 4. 08 0. 0.7 07 7 −4. 1. 1.1 −4 −

RESUMO Objetivo: Determinar, por meio de análise biomecânica, os limites de corte patelar seguros para a reconstrução do ligamento cruzado anterior (LCA) e que minimizem riscos de fratura. Métodos: A partir de reconstrução tridimensional, foram feitos cortes triangulares na patela, com profundidade de 6,5 mm e largura e comprimento variáveis (8 a 12 mm e 10 a 20 mm), respectivamente, com intervalo de 1 mm). As combinações dos cortes constituíram 55 modelos para ensaios, com 5 variações de largura e 11 variações de comprimento, ensaiados por meio do método dos elementos finitos (MEF). Resultados: A média dos valores da máxima principal localizada (força de tração) foi de 4,36 Pa (DP 0,87 ± 0,76), e a mínima principal localizada (força de compressão) foi de −4,33 Pa (DP 1,05 ± 1,11). Comparando largura e comprimento à força de tensões dos valores da máxima principal, houve significância estatística a partir de 11 mm para largura e 13 mm para comprimento. Conclusão: Na reconstrução do LCA, a retirada do fragmento ósseo patelar mostrou-se segura para fragmentos menores que 11 mm de largura e 13 mm de comprimento, o que corresponde a 24% da largura e 28% do comprimento da patela utilizada. Nível de Evidência II, Estudo Prospectivo Comparativo. Objetivo Determinar biomecânica LCA (LCA fratura Métodos tridimensional 65 6 6, 8 ( 2 mm, , mm) respectivamente mm. . ensaios MEF. MEF (MEF) Resultados tração 436 4 36 4,3 DP 087 0 87 0,8 0,76, 076 0,76 76 0,76) compressão 433 33 −4,3 105 05 1,0 1,11. 111 1,11 1,11) Conclusão mostrouse mostrou se 24 28 utilizada II Comparativo (MEF 43 3 4, 08 0, 07 0,7 7 −4, 1, 1,1 −4 −